论文摘要
汽车覆盖件由于结构复杂、尺寸大和表面质量要求严格等特点,决定了其冲压过程中变形规律的复杂性,分析起来十分困难。近年来,随着汽车工业的发展,成形与模具现代设计成为我国模具工业的关键性技术,开发高效、高质量和低成本的产品成为工业界竞争的焦点。应用冲压成形CAE技术,可以模拟仿真成形过程中材料的流动,预测破裂、起皱、回弹等缺陷。本文研究的主要内容如下:1.阐述了汽车覆盖件冲压成形过程分析的动态显式有限元方法的基本原理,主要有:增量运动方程的表述形式及求解应用的积分格式、有限元离散方程、本构关系、单元理论、中心差分法及其数值稳定性、单元公式的选择、网格的划分、沙漏控制以及摩擦的处理。2.介绍了汽车覆盖件的结构特点和成形特点,常用冲压材料及材料性能对成形的影响;分析了覆盖件冲压成形常见的缺陷、产生原因和一般解决办法;介绍了用于冲压模拟仿真分析的各种有限元软件,并重点介绍了本文中所采用的DYNAFORM软件,归纳了应用该软件对板料成形进行有限元分析的一般步骤;总结了一些覆盖件冲压成形数值模拟中的一些关键技术。3.建立前隔板有限元分析模型,确定成形工艺参数设置,对其进行冲压成形模拟仿真。分析冲压过程中出现的问题,通过对压边力和拉延筋的优化,确定了最佳的工艺参数设置,即在压边力为700KN,分段拉延筋高度为6mm时,冲压成形结果最佳。仿真模拟结果与实际生产情况相比较,吻合度很高。4.分析了回弹产生的原理,介绍了影响回弹的因素和研究回弹的模拟方法和算法;确定回弹模拟参数设置,对零件的卸载回弹和切边回弹进行了分析。模拟所得最大回弹量不超过2mm,对模具设计具有积极的指导价值。由于在生产中应用CAE分析技术正确模拟了板料冲压成形全过程,准确预测了板料在成形过程中可能出现的缺陷,从而在模具制造前可以及时修改冲压工艺方案,并通过仿真计算进行验证,提高了冲压工艺和模具设计质量,只需要经过少量的修模和试模就可获得高品质的模具,不仅降低了模具的开发成本,也大大缩短了模具开发周期。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 引言1.2 板料成形仿真技术的发展1.3 板料成形模拟的国内外研究现状1.4 本文研究的主要内容第二章 显式有限元方法2.1 引言2.2 显式有限元的基本原理2.2.1 增量运动方程与有限元离散方程2.2.2 本构关系2.2.3 单元理论2.2.4 接触处理2.3 中心差分法2.4 中心差分法的稳定性2.5 单元公式的选择2.6 网格2.7 沙漏控制2.8 摩擦的处理2.9 本章小结第三章 汽车覆盖件成形及其数值模拟分析3.1 引言3.2 汽车覆盖件的结构特点3.3 汽车覆盖件常用冲压材料及与成形性能的关系3.3.1 汽车覆盖件常用材料3.3.2 板材性能参数与成形性的关系3.4 汽车覆盖件冲压成形特点及其常见缺陷分析3.4.1 汽车覆盖件成形特点3.4.2 汽车覆盖件成形常见缺陷分析3.5 汽车覆盖件成形模拟3.5.1 冲压模拟仿真分析软件2.5.2 冲压模拟软件DYNAFORM介绍3.5.3 板料成形数值模拟的一般过程3.5.4 成形极限图FLD3.6 覆盖件冲压成形数值模拟的关键技术3.6.1 材料模型3.6.2 单元类型3.6.3 压边圈的处理3.6.4 模具的运动和加载3.6.5 拉延筋3.7 本章小结第四章 前隔板成形数值模拟分析4.1 成形性分析4.1.1 工艺初步分析4.1.2 拉延方向4.1.3 工艺补充4.2 网格划分4.3 毛坯形状设计4.4 有限元模型的建立4.5 确定成形工艺参数4.5.1 坯料参数设置4.5.2 模具参数设置4.5.3 提交分析设置4.6 工艺参数优化设计研究4.6.1 压边力优化设计研究4.6.2 拉延筋优化设计研究4.7 模拟结果的分析和讨论4.8 本章小结第五章 前隔板成形后的回弹分析5.1 回弹的机理5.2 研究回弹的模拟方法和算法5.2.1 回弹的模拟方法5.2.2 回弹的模拟算法5.3 影响回弹的因素5.3.1 模具和材料性能对回弹的影响5.3.2 成形过程模拟的影响5.3.3 回弹过程模拟的影响5.4 前隔板的回弹模拟参数设置5.5 前隔板回弹分析5.5.1 卸载回弹5.5.2 粗化网格对回弹结果的影响5.5.3 切边回弹5.6 本章小结第六章 结论与展望6.1 工作总结6.2 进一步的研究方向参考文献致谢攻读学位期间发表的学术论文
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